機器人巡檢數據關聯技術研究

陳月卿 侯晨

摘 要：隨著電力產業的不斷發展以及科技的進步，變電站需要機器人代替人力進行日常的巡檢以及數據的實時關聯。在解放和發展社會生產力是社會主義的根本任務的前提下，本文以機器人巡檢數據關聯技術為出發點，研究了機器人在三維變電站真實場景中對設備巡視并將其狀態數據實時傳送給平臺，實現機器人巡檢過程中數據的實時同步實時更新，為監控變電站運行狀態打下堅實的基礎。

關鍵詞：機器人；三維；數據關聯；變電站

中圖分類號：TP242.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）20-0146-02

在變電站中，日常巡檢工作時變電站運行中非常重要的環節。電力運行中安全問題一直是電力行業中最首要的問題。變電站的日常巡檢工作就是為了杜絕電力運行的安全隱患，及時發現和處理不能正常運行或有潛在風險的設備。但現實情況是，如若設備出現隱患，有的巡視人員可能會發現，但有的巡視人員不能發現。這其中可能與工作人員業務水平或者使用的巡視工具有關。而巡檢時也會因為對設備是否出現故障進行評判時出現誤差，不能及時進行設備狀態數據和平臺的關聯，導致對變電站電閘開合、主變及設備外部發熱狀況等狀況無法及時了解。雖然目前很多無人變電站實現了遙測、遙信、遙調功能，但是仍然無法實現故障設備的巡視，以及實時數據的關聯。特別是針對電網公司在“十二五”期間提出的“三集五大”的發展戰略（人力資源、財務、物資集約化管理；大規劃、大建設、大運行、大檢修、大營銷體系），對系統設備的安全可靠運行有著很高的要求，因此機器人在巡檢中數據關聯技術體現了它高效的特點。

機器人的出現在一定程度上解放了人力，隨著電力產業人力資源的成本不斷上漲，變電站亟待向智能化轉型，巡檢機器人呈現強勁發展的態勢。巡檢機器人有著性能穩定、成本低、工作周期長等顯著的優勢，為了滿足人們在更多領域對機器人的需求，也就需要投入更多的精力和研發成本，本文研究了基于變電站的巡檢機器人，該機器人能實現三維空間的定位和對遠程設備的巡視以及數據的實時傳輸功能，對變電站的安全進行了有效的監控。

1 巡檢機器人技術的實現

在機器人的研發過程中，往往軟件比硬件更為重要，因為人工智能的技術主要體現在一個機器人系統的軟件上，要實現機器人“軟硬結合”以及巡檢數據的關聯，機器人不僅要對變電站的三維空間坐標信息和設備的空間坐標信息有一定的處理能力，還需要將這些信息通過軟件處理和真實三維空間相結合，實現機器的虛實結合，能夠把虛擬現實與變電站的實際工作的狀態過程有機的結合起來；在虛實結合的基礎上要實現機器人和電站工作人員的人機結合，即機器人巡檢過程中采集的數據和變電站安全人員實現關聯。當機器人進行巡檢時，能實時傳輸信息到平臺，確保異常情況第一時間被發現，以求工作人員第一時間去應對。

2 三維平臺和機器人數據對接技術展示

基于機器人的變電站三維實景巡檢平臺為網絡分布式架構，整體分為三層，分別為集控層、基站層和終端層。

集控層可以對多個變電站的三維實景機器人巡檢系統實現遠程監控，包括三維實景監控平臺；基站層由機器人后臺、智能管理機、控制和分析軟件系統組成；終端層包括智能巡檢機器人、固定點熱紅外攝像機、固定點可見光攝像機、在線監測設備、紅外傳感器等。設定所需巡檢的設備點以及關注的數據量、視頻圖像外觀、熱紅外成像等必要的巡檢信息數據，系統自動生成巡檢路徑，巡視人員通過平臺隨機或定時進行遠程巡檢，當進入已設定的巡檢設備點時，系統將相關的設備相關在線監測數據，進行集中展示，并對實時巡檢的結果、過去時間短的變化趨勢等進行正常與否進行巡視、判定，形成遠程綜合分析巡檢結果記錄。與機器人對接功能如下：

（1）監控人員可以事先規劃巡視路線，設定巡視的興趣點設備、興趣點內容，設定好后機器人可進行遠程自動巡視。

（2）機器人巡視時采集在線巡檢系統中的每次巡檢數據，然后將數據和三維場景中的設備模型綁定，以便于檢索和規范巡檢作業記錄；并且可以將自己關注的設備信息設置成常用巡檢點進行自動巡檢。

（3）在規劃巡檢路線時，監控人員選擇需要巡檢的設備，如主變、PT、開關，同時設置設備巡檢時需要停留的時間，機器人可根據所設定的路線、設備和時間自動巡檢。

（4）監控人員可在三維場景內通過手動操作場景內機器人模型，來遠程操控現場機器人，以實現手動平視巡檢。

（5）監控人員可以通過直接點擊場景中的設備模型，來直觀檢索在線巡檢系統中的歷次巡檢數據。

3 機器人實時位置仿真技術展示

平臺仿真機器人將根據機器人類型進行建模，將機器人進行了拆分包括機器人云臺，主體和驅動等結構。然后通過點擊機器人管控模塊，在數據庫中查找當前站所是否存在機器人，若存在，根據機器人類型（國自/魯能/朗馳）加載對應的機器人，此時當前機器人的初始化位姿等信息讓模型在當前場景中展示出來，通過webservice服務對應的接口拿到機器人傳過來的實時位姿信息，并在場景中實時刷新機器人所在的位姿。其原理流程圖如圖1所示。

流程圖說明：

（1）現場機器人硬件分為云臺、中間身體和車輪。這樣的拆分便于遠程獲取和操控機器人的定姿定態。

（2）機器人巡檢的數據分為兩份，一份是根據客戶設定的設備巡視數據，實時展示至三維場景的監控平臺上，另一份完整地巡檢數據則存入數據庫，作為靜態數據以備后續檢索。

4 機器人數據關聯技術展示

機器人在自主定位模塊運行之后可以運行路徑規劃。路徑規劃模塊流程是：

（1）接收巡檢指令，根據地圖和實時定位信息，進行最優路徑規劃計算，實時發送速度控制指令到速度控制模塊。

（2）機器人將執行速度控制指令，按照路徑規劃的預定路線運行，到達目標點后將進行目標點信息確認和應答。

路徑規劃模塊開始運行及運行過程中會自動檢測機器人運行狀態，當檢測到參數配置錯誤或接收到其他模塊錯誤狀態等情形時會自動終止自主導航任務進入安全模式并進行報警提示，操作人員需參考報警信息診斷機器人異常錯誤原因，機器人狀態恢復正常后可以繼續自主導航任務。地圖創建過程中，操作人員可隨時檢查已創建地圖部分的信息展示，地圖模型展示為易于理解的形式使操作人員可以很直觀檢查地圖是否正確。

機器人通過頭部的攝像頭和傳感器將采集到的信息通過采集模塊完成與各類傳感器設備的連接、通信控制、協議解析、數據轉換等功能，并且將傳感器數據流傳送進行過濾，并傳輸到平臺的數據庫進行存儲。平臺通過關聯設備ID信息（設備在三維建模里的模型ID），實現查看設備巡檢的結果。三維平臺是根據變電站的真實場景建模的。每個設備都有單獨的位置信息在里面，也有其單獨的設備ID號，機器人巡檢當前位置的設備時，將巡檢結果存到數據庫里面。平臺上當訪問設備模型時，會找到當前設備的ID信息，拿到模型的數據，將巡檢結果和相應模型匹配起來，就可以展示巡檢數據。原理圖如圖2所示。

5 結語

本文研究基于變電站機器人的巡檢數據關聯技術，該技術根據操作人員日常巡檢的路線對機器人巡檢路徑進行全局規劃，并實現設備定位、識別以及信息的同步，實現了真正的軟硬結合、虛實結合、人機結合。操作人員只需要通過后臺平臺計算接收到的實時數據、視頻信息就可以對現場設備的以及變電站現場進行初步評估。從而完成巡檢過程中數據的關聯，大大地提高了變電站設備運行的可靠性。

參考文獻

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[2]魯守銀，錢慶林，張斌，等.變電站設備巡檢機器人的研制[J].電力系統自動化，2006，30（13）：94-98.